孟祥波

(大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411)

齊家凹陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)，北鄰黑魚泡凹陷，南接古龍凹陷，該區(qū)構(gòu)造主體包括齊家北、齊家南兩個向斜和喇西、薩西、杏西3個鼻狀構(gòu)造，向西經(jīng)龍虎泡構(gòu)造逐漸抬升為一向東南傾斜的單斜，向東抬升過渡為大慶長垣，勘探面積約1500 km2。為了探索解決制約齊家凹陷高臺子油層致密砂巖油藏儲量豐度低、直井單井產(chǎn)量低的勘探開發(fā)技術(shù)“瓶頸”，實現(xiàn)致密油資源的有效動用，為該區(qū)大面積儲量的整體評價與儲量升級提供有效的技術(shù)支撐，在齊家凹陷部署了齊平3井探井水平井，該井設(shè)計斜深3574.03 m，垂深 2201.1 m，水平位移1546.46 m，水平段長1195.35m。

1 優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

1．1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)齊平3井所在區(qū)域的地質(zhì)特點，在綜合考慮井眼軌跡控制技術(shù)和鉆井施工要求的前提下，以降低鉆井施工中的摩阻與扭矩，水平井段能夠最大化延伸為目的［1］，對齊平3井進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計后的井身結(jié)構(gòu)擬采用兩層套管結(jié)構(gòu):一開采用311.2 mm鉆頭鉆進(jìn)至井深500 m，下入與之相適應(yīng)的244.5 mm套管封固明二段以上易塌、易漏等不穩(wěn)定地層，常規(guī)固井;二開采用215.9 mm鉆頭鉆進(jìn)到井深3574.03 m，留足“口袋“完鉆，下入139.7 mm套管，采用雙密度固井水泥漿體系進(jìn)行全封固井。井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計如表1所示。

表1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)

1．2 井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計

目前對于井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計主要有“直—增—穩(wěn)—增—平”的雙增剖面和“直—增—增—增—平”的三增剖面［2］，這兩種井眼軌跡剖面的共同設(shè)計特點是在兩個增斜井段之間設(shè)計一段穩(wěn)斜井段，用來防止工具造斜率達(dá)不到設(shè)計要求時來進(jìn)行彌補(bǔ)井斜角或者調(diào)整方位角，這樣就降低了井眼軌跡控制的難度，提高了井眼軌跡控制的現(xiàn)場可操作性和控制精度。對于后一種“直—增—增—增—平”的三增剖面來說，在進(jìn)入水平段之前設(shè)計了一段造斜率很小的井段來穩(wěn)斜探油頂，這樣就更利于井眼軌跡的現(xiàn)場控制。由于齊平3井是一口探井水平井，目的層與設(shè)計可能還存在一定的誤差，因此采用“直—增—增—增—平”的三增剖面進(jìn)行井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計，最大造斜率為5.5°/30 m，井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 井眼軌跡設(shè)計剖面數(shù)據(jù)

2 施工工藝技術(shù)

2．1 井眼軌跡控制技術(shù)

2．1．1 直井段

直井段井眼軌跡控制技術(shù)的重點就是防斜打直［3］，按照鉆井施工設(shè)計要求，在造斜點1830.49 m處的井斜角要控制在0.5°以內(nèi)，因此在施工中采用防斜效果比較好的鐘擺鉆具組合。

施工中嚴(yán)格按照鉆井工程設(shè)計要求進(jìn)行定點測斜，發(fā)現(xiàn)井斜角有增大的趨勢時采取加密測斜，必要的時候可以輕壓吊打，或者應(yīng)用螺桿鉆具進(jìn)行降斜施工，至造斜點井深處井斜角為0.4°，水平位移8 m，很好的滿足了鉆井設(shè)計要求。

2．1．2 造斜段

進(jìn)行造斜井段施工時，如何降低摩阻扭矩是需要充分考慮的問題［4］，所以在鉆具組合選擇方面盡量進(jìn)行簡化，同時根據(jù)井眼軌跡剖面設(shè)計的最大造斜率為5.5°/30 m的實際，選擇1.5°單彎螺桿鉆具可以達(dá)到設(shè)計要求的造斜率，應(yīng)用了倒裝鉆具組合，可以使鉆壓有效傳遞，達(dá)到提高機(jī)械鉆速的目的。

施工中首先摸清楚該套鉆具組合在該地區(qū)的實際造斜率，合理確定定向鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)的比例，應(yīng)用“勤測量、勤計算、勤分析、勤預(yù)測、勤發(fā)現(xiàn)、勤調(diào)整”的六勤施工法，嚴(yán)格按照設(shè)計井眼軌跡剖面進(jìn)行施工，實現(xiàn)井眼軌跡精確的控制。

2．1．3 水平段

由于該井水平段長度達(dá)1195.35 m，采用常規(guī)鉆具組合摩阻大，軌跡不易控制，因此在水平段應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，該工具是雙向閉環(huán)通信的鉆井系統(tǒng)［5］，通過地面改變鉆井排量給井下工具發(fā)送指令，實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)鉆井的情況下對井斜、方位的準(zhǔn)確控制，同時由于鉆具的高速旋轉(zhuǎn)，可以使巖屑在離心力的作用下及時隨鉆井液返出地面，避免了巖屑床的形成，保證了井下的安全，直至鉆進(jìn)至完鉆井深3574.03 m。

2．2 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

為了準(zhǔn)確地探得油頂和提高油層鉆遇率，在造斜段應(yīng)用了LWD隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，水平段應(yīng)用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。在造斜井段施工中，根據(jù)LWD隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向測量獲得伽馬、電阻率數(shù)值與臨井的測井曲線相對比，同時結(jié)合綜合錄井的巖屑、全烴值等參數(shù)，綜合判斷目的層的深度是上移還是下移［6］，然后指導(dǎo)定向施工，有效地保障了準(zhǔn)確中靶。在進(jìn)入水平段施工后，通過應(yīng)用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向工具的近鉆頭伽馬、電阻率等參數(shù)，準(zhǔn)確判斷了鉆頭是否按著油層發(fā)育方向前進(jìn)，使油層砂巖的鉆遇率達(dá)到90%以上。

2．3 安全鉆井施工技術(shù)

齊平3井屬于長水平段水平井，在井斜角達(dá)到40°以后的造斜段和水平井段，由于井斜角的存在，使鉆具受力情況發(fā)生了變化，鉆具總是貼向井眼的低邊，造成偏心環(huán)空［7］。在井眼低邊鉆井液流速低，攜巖性差，極易使巖屑沉積形成巖屑床，造成起下鉆阻卡等復(fù)雜情況，因此必須采用相應(yīng)技術(shù)措施，避免巖屑床形成。

(1)增大鉆井液排量，提高環(huán)空返速。在該井的施工中，始終保證鉆井液排量在34 L/s以上，使鉆頭破壞的巖屑，及時的隨鉆井液返出。

(2)改善鉆井液性能，提高攜帶巖屑能力。為了降低施工摩阻，該井采用油基鉆井液體系，同時保證破乳電壓在1000 V以上，動切力與塑性粘度比值在0.5以上，提高攜巖能力。

(3)合理確定短起下鉆，破壞巖屑床［8］。在定向鉆進(jìn)中，每鉆進(jìn)120 m，短起下200 m，下鉆到底后充分循環(huán)鉆井液;水平段施工中每鉆進(jìn)150 m，短起下300 m，并采取分段循環(huán)的方式，有效地清除了巖屑床。

3 施工效果分析

齊平3井完鉆斜深3574.03 m，垂深2201.1 m，水平位移1546.46 m，水平段長1195.35 m。各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了地質(zhì)設(shè)計和鉆井工程設(shè)計要求，井眼軌跡A靶點與E靶點設(shè)計與實鉆數(shù)據(jù)指標(biāo)如表3所示。

表3 設(shè)計與實鉆技術(shù)指標(biāo)對比

4 結(jié)語

(1)采用二開的井身結(jié)構(gòu)和“直—增—增—增—平”的三增剖面，是齊平5井順利施工的基礎(chǔ)。

(2)在直井段應(yīng)用鐘擺鉆具實現(xiàn)了對井斜角的有效控制，造斜段選用1.5°單彎螺桿、倒轉(zhuǎn)鉆具組合，應(yīng)用“六勤法”施工，實現(xiàn)了齊平3井的準(zhǔn)確入靶。

(3)水平段應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具和地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，延長了水平段位移，提高了砂巖鉆遇率。

(4)施工中采用合理的安全技術(shù)措施，保證了齊平3井的鉆井施工安全。

［1］ 孟祥波，陳春雷，孫長青．徐深21－平1井軌跡控制技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(1):30－32．

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［5］ 董廣華．金31－平2階梯式水平井井眼軌跡控制技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(3):30－33．

［6］ 李益平．塔河油田TK665CH井卡拉沙依組鍛銑側(cè)鉆水平井技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(4):31－34，38．

［7］ 張瑞平，丁浩，陳水新，等．扎那諾爾油田套管開窗側(cè)鉆定向井鉆井技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(7):28－30．

［8］ 孫慶仁，郭勝堂，孟祥波．達(dá)深CP302開窗側(cè)鉆水平井鉆井實踐與認(rèn)識［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(4):36－38．